ტვინის საიდუმლოებანი

ახალი ტექნოლოგიებით შესაძლებელი ხდება ბიოლოგიის უდიდესი საიდუმლოს ამოხსნა: როგორ მუშაობს ტვინი?

კარლ ციმერი სტატიაზე მუშაობისას მარტინოსის ბიო-სამედიცინო ვიზუალიზაციის ცენტრის მკვლევარ ვან ვედინს ესტუმრა, რომელმაც მას საკუთარ თავში მოგზაურობა შესთავაზა. ციმერი ტვინის სკანირებისთვის განკუთვნილ ოთახში მაგიდაზე დააწვინეს.

პლასტმასის თეთრი ჩაფხუტი მჭიდროდ მოარგეს სახეზე, რათა მასში შემავალი 96 მინიატურული ანტენა თავთან რაც შეიძლება ახლოს ყოფილიყო და ტვინის რადიოტალღები დაეჭირა.

გარშემორტყმული მაგნიტები ახმაურდნენ. ერთი საათი გაუნძრევლად იწვა. პანიკას რომ არ აჰყოლოდა, რიტმულად სუნთქავდა და ძველ ამბებს იხსენებდა, როგორ მიჰყავდა სკოლაში შვილი თოვლის ნამქერში.

იწვა და იმაზე ფიქრობდა, რომ მისი ემოციები იმ კილონახევრიანი ტვინიდან მოდიოდა, რომელსაც ახლა იკვლევდნენ: შიში ელექტრულ იმპულსებად იყრიდა თავს ტვინში არსებულ ნუშის ფორმის უბანში (მას ამიგდალას უწოდებენ). ხოლო შიშზე დამამშვიდებელი რეაქციას უზრუნველყოფდა შუბლის წილი. ქალიშვილთან ერთად თოვლში სიარულის გახსენებას კი ცხენთევზას ფორმის ნეირონების გროვა - ჰიპოკამპუსი უწევდა კოორდინაციას. მან ტვინში თავიდან ჩართო ნერვული ქსელის ის კავშირები, რომლებიც პირველად თოვლიან გზაზე სიარულის დროს გააქტიურდნენ. სწორედ, მაშინ ჩაიწერა ეს ინფორმაცია მის მეხსიერებაში.

ციმერი ჩვენი დროის ერთ-ერთი უდიდესი მეცნიერული რევოლუციის აღმწერი უნდა გამხდარიყო და ესაუბრა იმ განსაცვიფრებელ მიღწევებზე, რომელიც ხსნის თუ როგორ მუშაობის ადამიანის ტვინი. ზოგი ნეირობიოლოგი მეტ ყურადღებას უთმობს ცალკეული ნერვული უჯრედების - ნეირონების ნატიფი სტრუქტურის შესწავლას. სხვები უპირველესად ტვინის ბიოქიმიას სწავლობენ და იკვლევენ, როგორ ახერხებს მილიარდობით ნეირონი ათასობით სხვადასხვა სახის ცილის წარმოქმნასა და გამოყენებას. ზოგი მეცნიერი, მათ შორის ვედინიც, ტვინის ე.წ. თეთრი ნივთიერების გამტარობის უპრეცედენტოდ დეტალურ გამოსახულებას ქმნის. თეთრი ნივთიერება კი ნერვული ბოჭკოების ქსელია, სადაც ბოჭკოების საერთო სიგრძე დაახლოებით 160 000 კმ-ია. ის ჩვენი გონების სხვადასხვა კომპონენტებს ერთმანეთთან აკავშირებს და ფიქრებს, ემოციებსა და შეგრძნებებს წარმოქმნის.

აქტიური ტვინის შესწავლისას, ნეირობიოლოგებს მისი დეფექტების დანახვაც შეუძლიათ. ისინი იწყებენ ჩვეულებრივ ტვინსა და შიზოფრენიით, აუტიზმითა და ალცჰეიმერით დაავადებული ადამიანების ტვინს შორის განსხვავებების დადგენას. მათ ტვინის დეტალური დარუკებით, შესაძლოა, არამარტო ამ დარღვევათა უზუსტესი დიაგნოსტიკა მოახერხონ (ანუ, ანატომიური ცვლილების გამოვლენით და არა მხოლოდ სიმპტომებით) არამედ, დაადგინონ კიდეც, დარღვევების მიზეზები.

ეკრანზე ტვინის გამოსახულება ჩნდება. ვედინი დიფუზურ-სპექტრული სკანირების მეთოდს იყენებს. ამ დროს თეთრი ნივთიერების რადიოსიგნალები ამ ნევროლოგიური ინტერნეტის მაღალი გარჩევადობის გამოსახულებად გარდაიქმნება.

სკანერი ნერვული ბოჭკოების მთელ ჯგუფებს აფიქსირებს. ისინი ასეულათასობით ნერვულ გზას წარმოქმნიან. ამ გზებს ინფორმაცია ტვინის ერთი უბნიდან მეორეში გადააქვს.

ვედინი თითოეულ გზას ცისარტყელის ფერებით აფერადებს.

ვედინი ყურადღებას კონკრეტულ ნერვულ გზებზე ამახვილებს, კერძოდ, რომელზეა დამოკიდებული ადამიანის მეტყველება ან აზროვნება. შემდეგ ვედინი გამოსახულებას ადიდებს. ეკრანზე გამაოგნებელი ფორმები იხატება. ურთულესი ნეირონები ერთმანეთს მართი კუთხით გადაკვეთენ. ზუსტად ისე, როგორც ხაზები არითმეტიკის უჯრედებიან რვეულში.

„ეს გრიდებია“, - ამბობს ვედინი.

2012 წელს ვედინმა პირველად განაცხადა ტვინის „გრიდული“ (ცხაურისებრი, ბადის მსგავსი) აგებულების შესახებ. ის ღრმადაა დარწმუნებული, რომ ტვინის თეთრი ნივთიერების ბიოლოგიური მნიშვნელობა, სწორედაც რომ მისი გრიდული სტრუქტურითაა განპირობებული. ვედინმა „სადაც არ ჩაიხედა“ (ადამიანების, მაიმუნებისა თუ ვირთაგვების ტვინში), ყველგან გრიდს გადააწყდა. როდესაც სიგნალები ტვინის ერთი უბნიდან მეორეს გადაეცემა, ჩვენი აზრები თეთრი ნივთიერების ამ „რელსებზე“ ტრამვაივით მოძრაობენ.